机电一体化概论

机电一体化概论第一章机电一体化概述2.机电一体化的发展趋势:智能化,模块化,网络化,微型化,绿色化,系统化.3.机电一体化的基本含义:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成的系统总称。5.机电一体化的相关技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。6.机电一体化系统的基本要素及其功能：基本要素功能机械本体将构成系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。动力部分按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。检测部分对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到控制信息处理单元，经分析、处理产生相应的控制信息。执行机构根据控制信息和指令完成所要求的动作。驱动单元在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各自动作和功能。控制与信息处理单元将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个紫铜有目的地运行，并达到预期的性能要求。接口将各要素或各子系统连接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。变换；放大；传递8.机电一体化一词最早于1971年出现在日本。它是取机械学的前半部和电子学的后半部拼合而成，但是，机电一体化并非机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。第二章机电一体化的相关技术1.机电一体化系统中的机械系统：传动部分、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架。2.机电一体化中机械系统的基本要求：高精度、小惯量、大刚度、快速响应性、良好的稳定性。9.传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。13.常见的接近开关及其应用：电涡式接近开关（金属）、电容式接近开关（导体和非导体）、霍尔接近开关（磁性物件）、光电开关：透射型，反射型（统计产量，检测包装，精确定位等）。16.在控制系统中根据系统信号相对于时间的连续性，通常分为连续时间系统和离散时间系统（连续系统和离散系统）。18.计算机控制系统的类型及计算机担当的角色：操作指导控制系统（助手）、直接数字控制系统（DDC，决策者，操作者）、监督计算机控制系统（SCC,操作指导系统与DDC系统的综合与发展，决策人）、分级控制系统、集散控制系统（DCS）、工厂自动化（FA）系统。25.接口的分类（1）根据接口的变换和调整功能特征：零接口、被动接口、主动接口、智能接口。（2）根据接口的输入\输出功能的性质：信息接口、机械接口、物理接口、环境接口。（3）按照所联系的子系统不同：人机接口、机电接口。27.专用输入\输出接口电路：数字信号—数字信号接口、数字信号—模拟信号接口、模拟信号—数字信号接口、模拟信号——、模拟信号接口。29.执行装置的特点及性能种类优点缺点电动执行装置以电源为能源，容易得到；容易控制；可靠性、稳定性和环境适应性好；与计算机等控制装置的接口简单为了实现一定的旋转运动或直线运动，必须使用齿轮等运动传动和变换机构；容易受载荷的影响；获得大功率比较困难液压执行装置容易获得大功率；功率/质量比大，可以减小执行装置的体积；刚度高，能够实现高速、高精度的位置控制；通过流量控制可以实现无级变速必须对油的温度和污染进行控制，稳定性较差；有因漏油而发生火灾的危险；液压油源和进油、回油管路等附属设备占空间较大气动执行装置利用气缸可以实现高速直线运动；利用空气的可压缩性容易实现力控制和缓冲控制；无火灾危险和环境污染；系统结构简单，价格低由于空气的可压缩性，高精度的位置控制和速度控制都比较困难；在任意位置上停止的动作速度很慢；能量效率低30.直流伺服电动机的构造及工作原理：永磁体定子、转子（电枢）、电刷、换向器。原理：当电流通过电刷、换向器流入处于永磁体磁场中的电枢绕组时，就会在左手定则确定的方向上产生电磁力，驱动转子转动。31.交流伺服电动机的种类：同步电动机、异步电动机。32.液压执行装置：液压系统（液压泵、减压阀、管路、控制阀、执行装置）、液压缸、液压马达（径向活塞式、轴向活塞式）。33.液压传动与气压传动统称为流体传动，利用有压流体（液体或气体）作为工作介质来传递动力或控制信号的一种传动方式，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。34.气压与液压传动系统的构成：能源部件、控制元件、执行元件、辅助装置。35.可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。内容：产品、规定的条件、规定的时间、规定的功能。36:可靠性指标：可靠度R（t）、失效率λ（t）、平均使用周期、平均维修时间MTTR、有效度A（t）。39.提高系统可靠性的途径：1）提高系统各组成元件的设计、制造质量及系统的装配质量2）容错法设计3）采用故障诊断技术，提高系统的可维护性40.干扰的定义：电磁干扰一般是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。42.产生电磁干扰必须同时具备三个条件：干扰源、干扰传播途径、干扰接收器。43.干扰传播途径：1）传导方式，干扰信号通过各种线路传入2）辐射方式，干扰信号通过空间感应传入44.电磁干扰的抑制方法：屏蔽、隔离、滤波、接地、浪涌吸收器、设备的合理布局、软件抗干扰技术。第三章机电一体化系统1.工业机器人的定义：一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。2.工业机器人的发展：1）第一代工业机器人，“示教再现工业机器人”2）第二代工业机器人，“智能机器人”3）第三代工业机器人，“自治式工业机器人”3.工业机器人的组成：操作机、驱动系统、控制系统、人工智能系统4.工业机器人的分类1）按操作机坐标形式分类种类优点缺点特点直角坐标型工业机器人轴向的移动距离可直接读出，直观性强；易于位置和姿态的变成计算，定位精度最高，控制无耦合，结构简单机体所占空间体积大，动作范围小，灵活性较差，难与其他工业机器人协调工作圆柱坐标型工业机器人与直角坐标型机器人相比，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大，其位置精度仅次于直角坐标型，难与其他工业机器人协调工作球坐标型工业机器人具有结构紧凑、工作空间范围大的特点，能与其他工业机器人协调工作，其位置精度上课，位置误差与臂长成正比多关节型工业机器人结构最紧凑，灵活性位置精度较低，有平大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他工业机器人协调工作衡问题，控制耦合平面关节型工业机器人结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配2）按控制方式分类：点位（PTP）控制工业机器人、连续轨迹（CP）控制工业机器人。3）按驱动方式分类：气动式工业机器人、液压式工业机器人、电动式工业机器人。5.工业机器人控制系统的分类1）按控制运动的方式：关节运动控制、笛卡儿空间运动控制、自适应控制2）按轨迹控制方式：点位控制、连续控制3）按速度控制方式：速度控制、加速度控制、力控制4）按发展阶段不同：程序控制系统、适应性控制系统、智能控制系统6.数字控制技术：是一种自动控制技术，它用数字指令来控制机床的运动。7.数控机床的组成：信息载体、数控系统（核心）、机床本体。8.数控系统的组成：输入\输出装置、计算机数控装置（核心）、可编程序控制器、伺服驱动装置、位置检测装置。15.数控系统的发展趋势：高速化和高精度化、高可靠性、智能化、具有更高的通信功能、开放性。16.数控系统的两个重要技术指标：速度和精度。17.全自动洗衣机的类型：波轮式和滚筒式。18.滚筒式洗衣机的组成：洗涤脱水系统、传动系统、操作系统、支承系统、给排水系统、电气系统。19.程序控制器的类型：电动式程序控制器、计算机式程序控制器。20.自动生产线：按轻工工艺路线排列的若干自动机械，用自动输送装置连成一个整体，并用控制系统按要求控制的、具有自动操纵产品的输送、加工、检测等综合能力的生产线。24.柔性：一个制造系统适应各种生产条件变化的能力。25.柔性主要包括：机器柔性、工艺柔性、产品柔性、维护柔性、生产能力柔性、扩展柔性、运行柔性。26.柔性制造单元：在制造单元的基础上发展起来的，由一台或数台数控基础或加工中心构成的加工单元。29.计算机集成制造系统（CIMS）：在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。30.计算机集成制造（CIM）：一种组织、管理与企业运行的新哲理。它借助与计算机软件、硬件、网络、数据库，集成各部门产生的信息，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息、物料流有机地集成并优化运行，实现企业整体优化，以达到产品高质、低耗、上市快的目的，从而使企业赢得市场竞争的主动权。31.CIMS的系统构成：经营管理信息子系统、工程设计自动化子系统、制造自动化子系统、质量保证子系统、数据库子系统、计算机网络子系统。32.现代集成制造技术的发展趋势：集成化、数字化\虚拟化、网络化、柔性化、智能化、绿色化。